« La chimie est la science qui étudie les substances, leurs structures, leurs propriétés et les réactions qui les transforment en d’autres substances.» - Linus Pauling (1901-1994)

La chimie, une science expérimentale

La chimie appartient au groupe des sciences expérimentales (biologie, biochimie, chimie, chimie physique, physique, géologie...), au sein duquel les connaissances acquises se développent au travers d’expériences soigneusement menées. Ces expériences permettent aux scientifiques de répondre aux questions qu’ils se posent sur la matière et ses transformations. L’interprétation des phénomènes en sciences expérimentales est en permanence liée aux nouvelles découvertes, observations, technologies... dont dispose le monde scientifique, au moment de ses recherches, et est donc susceptible de corrections à tout moment.

La spécificité de la chimie, en collaboration avec les autres sciences expérimentales (la biologie surtout, la physique parfois), est de proposer la synthèse de nouvelles substances, de reproduire ou d’isoler des substances naturelles déjà connues pour permettre ensuite la mise sur le marché d’innombrables produits utiles à notre confort comme par exemple les engrais, les plastiques, les médicaments...

Les connaissances de base présentées dans ce livre sont là pour aiguiser notre curiosité aux choses de la vie et à celles de notre environnement quotidien. L’objectif de ce manuel est de réaliser une présentation non exhaustive mais précise des phénomènes chimiques (réactions chimiques) qui entourent notre quotidien et d’en expliquer le fonctionnement au niveau le plus intime de la matière.

La frontière entre les différentes sciences expérimentales n’est pas aussi nette qu’on pourrait le croire, et il n’est pas imaginable de faire de la chimie sans introduire des notions de physique ou de biologie ou sans apport mathématique. La séparation entre les différents domaines n’est là que pour en faciliter l’étude, en délimitant des champs de connaissances accessibles à chaque individu. Leurs liens sont parfois si ténus qu’ils ont donné naissance à de nouvelles sciences telles que la biochimie ou la chimie-physique. La frontière entre les sciences expérimentales est donc parfois très étroite ce qui rend leur définition assez délicate. De ces différents domaines d’étude découle la notion de processus physique ou chimique.

Processus physiques, Processus chimiques

Le processus est dit physique s’il n’engendre pas de transformation de l’espèce chimique, c’est-à-dire si les propriétés de la matière sont conservées.

Le processus est dit chimique s’il engendre une transformation de l’espèce chimique, c’est-à-dire si les propriétés de la matière sont modifiées.

Si on bat du blanc d’œuf en neige, on y introduit de fines bulles d’air, mais la matière n’est pas modifiée. D’ailleurs, si on laisse reposer trop longtemps le mélange, on voit apparaître au fond du récipient du blanc d’œuf à nouveau liquide et transparent. Le phénomène est donc physique. En revanche, si on passe au four le blanc d’œuf battu, on obtient une meringue. Le blanc d’œuf cuit durcit et se transforme. Le processus est alors chimique.

Comme autre exemple, on peut citer l’incandescence et la combustion. Si on place un fil de platine dans la flamme chaude du bec bunsen, on observe qu’il devient incandescent. Une fois sorti de la flamme, il reprend son aspect initial. Le phénomène est donc physique. Si on place un épi de Noël fait d’une « pâte » d’aluminium dans la flamme, l’épi devient lumineux mais il se consume par réaction de combustion de l’aluminium. La matière est transformée, le phénomène est donc chimique (fig. 1.3)

On observe que notre organisme – et celui des mammifères plus généralement – utilise aussi des processus physiques et des processus chimiques. Par exemple, c’est par un processus physique que le corps peut se refroidir quand il a trop chaud (par évaporation de la sueur). Par contre, quand il a trop froid, c’est un processus chimique qui intervient : le corps « brûle » des substances riches en calories.

En résumé. Les propriétés physiques peuvent être observées ou déterminées sans qu’il y ait transformation de la matière. Les propriétés chimiques sont celles que l’on considère lorsqu’une substance prend part à des réactions chimiques, soit les processus suivant lesquels cette substance se transforme.

Cet article n'est qu'une courte introduction au livre présenté ci-dessous, comprenant quant à lui une analyse complète du sujet.

Pour en savoir plus : Conçu et rédigé par deux enseignantes de chimie, cet ouvrage présente aux lycéens et aux gymnasiens les connaissances nécessaires à l’obtention du bac ou de la maturité. Très pédagogique, il s’appuie sur un texte clair et concis, illustré de nombreux schémas didactiques et d’exercices résolus. Les bases théoriques sont présentées de manière logique et progressive au fil des chapitres, avec le souci permanent de les confronter à l’expérience quotidienne et permettre ainsi une meilleure assimilation des concepts exposés. Cette troisième édition a été entièrement  revue et augmentée de nombreuses illustrations et d’exercices résolus. Un site compagnon propose désormais un choix de travaux pratiques à réaliser ainsi que de nombreux QCM, qui permettront aux élèves de vérifier la bonne assimilation de leurs connaissances et de déterminer les points demandant une révision complémentaire. Richement illustré et tout en couleur, ce manuel constitue également une référence indispensable avant l’entrée à l’Université.

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Extrait du titre Chimie
Collection Chimie
Publié chez EPFL PRESS